[發(fā)明專利]一種可見(jiàn)光光催化劑Bi2WO6納米結(jié)構(gòu)的溶劑熱制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010111234.5
• 申請(qǐng)日: 2010-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101785995A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾大文;崔占奎;謝長(zhǎng)生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/31
• 分類號(hào): B01J23/31;B01J37/08
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)，涉及采用溶劑熱方法制備具有納米結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)光響應(yīng)Bi₂WO₆光催化劑，用此方法制備的Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)是一種由量子點(diǎn)、納米片組裝的花狀分級(jí)結(jié)構(gòu)，且具有高的光催化性能。?

背景技術(shù)

近年來(lái)，能源短缺和環(huán)境污染日益成為威脅人類生存與健康的重大問(wèn)題。光催化技術(shù)是一種半導(dǎo)體利用太陽(yáng)能降解有機(jī)環(huán)境污染物的綠色環(huán)境治理新技術(shù)。它直接利用太陽(yáng)能、不需人工能源，能徹底礦化各種難于生物降解的有機(jī)污染物，無(wú)二次污染，展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。目前商用的光催化劑主要是TiO₂，但TiO₂具有較大的光學(xué)帶隙(3.2eV)，僅能被太陽(yáng)光譜中的紫外光部分激發(fā)(占太陽(yáng)能的3.8％)，不能利用太陽(yáng)光譜中的可見(jiàn)光部分(占太陽(yáng)能45％)，使得其太陽(yáng)能利用率低，這阻礙了光催化劑技術(shù)的大規(guī)模商用化推廣。開(kāi)發(fā)高性能可見(jiàn)光響應(yīng)的光催化劑成為當(dāng)前最熱門的研究方向之一，也是光催化技術(shù)進(jìn)一步走向?qū)嵱没谋厝悔厔?shì)和發(fā)展方向。?

可見(jiàn)光光催化劑中，鈣鈦礦或類鈣鈦礦復(fù)合氧化物由于具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)而引起人們的關(guān)注。Bi₂WO₆是此類化合物之一，具有層狀結(jié)構(gòu)，在可見(jiàn)光輻照下，能夠高效的降解有些鹵代烴、醛酮、有機(jī)染料，且易于與污染物分離，利于光催化材料的回收與重復(fù)利用。Bi₂WO₆傳統(tǒng)的制備方法是高溫固相合成法，此法耗能較大，且制得的粉體粒徑較大、比表面積較小，這不利于光催化劑對(duì)光和降解目標(biāo)的吸附，很大程度上削弱?了其光催化性能。水熱法或溶劑熱法是液相合成法的重要組成部分，被廣泛的應(yīng)用于各種納米材料的合成與制備。水熱法合成的Bi₂WO₆已有大量報(bào)道，但其光催化活性還需進(jìn)一步提高。本發(fā)明擬采用溶劑熱法制備比表面積更大、表面活性更高的Bi_2WO₆納米結(jié)構(gòu)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可見(jiàn)光光催化劑Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)的溶劑熱制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，合成出的Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)是一種由量子點(diǎn)、納米片組裝成的分級(jí)結(jié)構(gòu)，并具有大的比表面積和良好的結(jié)晶度，在降解有機(jī)染料的過(guò)程中體現(xiàn)出了高效的光催化活性。?

本發(fā)明提供的一種可見(jiàn)光光催化劑Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)的溶劑熱制備方法，其特征在于：?

(1)將鉍鹽和鎢鹽兩種原料溶解于多元醇溶劑中，得到混合溶液，其中，Bi的摩爾濃度范圍為10-40mmol/L，鉍鹽中的Bi離子和鎢鹽中W離子的摩爾比為1∶0.5-1∶1.5，通過(guò)超聲震蕩和攪拌后形成均勻的混合溶液，之后再添加礦化劑，礦化劑的摩爾濃度為Bi離子摩爾濃度的10-40倍，攪拌均勻后得到反應(yīng)溶液；?

鉍鹽為含Bi的硝酸鹽、醋酸鹽或氯鹽，鎢鹽為含W的鎢酸鹽或氯鹽，礦化劑可以為尿素、水合肼或六次甲基四胺；?

(2)將反應(yīng)溶液充填在反應(yīng)釜中進(jìn)行溶液溶劑熱反應(yīng)，反應(yīng)溶液占反應(yīng)釜容量的40％-80％，溶劑熱反應(yīng)的溫度為120℃-240℃，反應(yīng)時(shí)間為10h-30h；?

(3)將溶劑熱反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行離心分離，再分別用去離子水以及乙二醇和乙醇中一種或二種進(jìn)行洗滌，之后，在50℃-200℃的空氣中干燥，得到Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)。?

本發(fā)明與采用其他方法制備的Bi₂WO₆相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：?

1)本發(fā)明采用溶劑熱法制備Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。與水熱法相比，具有獨(dú)特的晶體生長(zhǎng)環(huán)境。?

2)本發(fā)明制備的Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)是由量子點(diǎn)、納米片組裝成的花狀分級(jí)結(jié)構(gòu)。這種分級(jí)結(jié)構(gòu)避免了納米顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，能夠產(chǎn)生大的比表面積。?

3)本發(fā)明采用多元醇為溶劑制備Bi₂WO₆納米結(jié)構(gòu)，能夠有效活化光催化材料的表面，促進(jìn)光催化反應(yīng)的發(fā)生。?